發(fā)熱片發(fā)熱管的一般原則,利用重力(通常分為兩相thermosiphons)的歷史可以追溯到蒸汽時代, 毛細(xì)管的現(xiàn)代概念驅(qū)動的熱管是由通用汽車(General Motors)的RS Gaugler的第一個建議,在1942年的想法申請了專利。采用毛細(xì)作用的好處自主研發(fā)的,首次展示在洛斯阿拉莫斯國家實驗室于1963年由喬治·格羅弗,隨后于1964年發(fā)表在應(yīng)用物理雜志。格羅弗在他的筆記本中指出:
“傳熱流體通過毛細(xì)運動的表面張力的”泵“作用,可能是足夠的移動液體從低溫區(qū)到高溫區(qū)(隨后又返回以蒸汽形式使用的差作為驅(qū)動力,在在兩個溫度),以將熱量從熱的冷區(qū)。這樣一個封閉的系統(tǒng),無需外部的泵,有興趣的蒸汽壓可在移動到輻射熱從反應(yīng)堆堆芯是特別感興趣的空間反應(yīng)堆系統(tǒng)的力必須在重力的情況下,只有如克服毛細(xì)管和拖動將蒸氣通過其渠道。“
發(fā)熱片發(fā)熱管在1964年和1966年,RCA公司是第一個進行研究和發(fā)展熱管的商業(yè)應(yīng)用(雖然他們的工作主要是由美國政府資助)。在20世紀(jì)60年代后期美國航空航天局扮演一個大角色在熱管發(fā)展資金一個顯著量的研究對他們的應(yīng)用程序和可靠性在太空飛行后,從Grover的建議。美國航空航天局的吸引力熱管冷卻系統(tǒng)是可以理解的給予其低重量,高熱通量和零功率消耗。然而,他們的主要興趣是基于這樣的事實,在零重力環(huán)境下工作,該系統(tǒng)將不會受到不利影響。在太空計劃中的首次應(yīng)用熱管在熱平衡的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。衛(wèi)星軌道,一邊是暴露在太陽的直接輻射,而另一側(cè)是完全黑暗的,暴露的深冷太空。這會導(dǎo)致嚴(yán)重的溫度偏差的(因而可靠性和準(zhǔn)確性)的轉(zhuǎn)發(fā)器。為此目的而設(shè)計的熱管散熱系統(tǒng)管理的高的熱通量,并在重力的影響與不表現(xiàn)出完美無瑕的操作。冷卻系統(tǒng)是第一個說明和使用的可變電導(dǎo)熱管,以積極調(diào)節(jié)熱流量或蒸發(fā)器的溫度。
刊物在1967年和1968年由費爾德曼,伊士曼,Katzoff的的第一討論熱管的應(yīng)用領(lǐng)域外,政府的關(guān)心和分類,如:空調(diào),發(fā)動機冷卻系統(tǒng),電子冷卻高溫下不降。這些文件還提出了第一個提到的彈性,動脈和平板熱管。1969年出版物介紹的旋轉(zhuǎn)熱管的概念而其應(yīng)用到渦輪機葉片的冷卻和熱管應(yīng)用到低溫的過程在第一次討論。
發(fā)熱片發(fā)熱管在20世紀(jì)80年代開始,索尼開始將熱管的冷卻方案,一些地方的強制對流和被動鰭散熱片的消費性電子產(chǎn)品。起初,他們使用的調(diào)諧器和放大器,很快蔓延到其他高熱流密度電子產(chǎn)品應(yīng)用。在20世紀(jì)90年代后期日益激烈的微型計算機的CPU促使美國熱管專利申請的數(shù)量增加了三倍。作為一個專門的工業(yè)傳熱元件熱管從消費者商品的開發(fā)和生產(chǎn)從美國到亞洲?,F(xiàn)代CPU熱管通常由銅和使用水作為工作流體。
格羅弗和他的同事們正在對冷卻系統(tǒng)的核電細(xì)胞飛船,在極端的溫度條件。熱管被廣泛使用在航天器作為一種手段來管理內(nèi)部的溫度條件下。
發(fā)熱片熱管被廣泛使用在許多現(xiàn)代的計算機系統(tǒng),其中增加的功率要求和隨后的熱輻射的增加導(dǎo)致更大的冷卻系統(tǒng)的需求的。通常使用熱管將熱量從散熱器熱能散失到環(huán)境中的CPU和GPU的部件,如
熱管也被廣泛的應(yīng)用在太陽能熱利用水加熱應(yīng)用的結(jié)合與真空管太陽能集熱器陣列。在這些應(yīng)用中,通常使用蒸餾水作為抽空的玻璃管內(nèi),并位于面向太陽的密封長度的銅管內(nèi)的傳熱流體,個人吸收管的真空集熱管太陽能熱水加熱應(yīng)用,可以提供高達(dá)40%以上的效率相比,傳統(tǒng)的“平板太陽能集熱器。這主要是由于存在變慢對流和傳導(dǎo)熱損失的管,該管內(nèi)的真空。的真空管道系統(tǒng)的相對效率降低,因為“相比,”平板“收藏家平板集熱器具有較大的光圈大小,可以吸收更多的太陽能,每單位面積。這意味著,雖然單個真空管具有更好的絕緣(低級傳導(dǎo)和對流損失),由于在管內(nèi)產(chǎn)生的真空,發(fā)現(xiàn)在已完成的太陽能電池組件的一個數(shù)組的管的每單位面積的吸收較少的能量,由于有較少的吸收劑表面因為向著太陽真空集熱管的圓形設(shè)計,面積指出。因此,現(xiàn)實世界中的兩種設(shè)計的效率大約是相同的。
真空管集熱器減少了需要添加防凍劑添加劑的真空有助于慢熱損失。然而,長時間暴露在冰點溫度下的傳熱流體仍然可以凍結(jié),必須采取預(yù)防措施,以確保在設(shè)計冷凍液體不會損壞真空管。設(shè)計的太陽能熱式熱水器可以霜凍保護下來到超過-3°C,特殊添加劑,并在南極洲被用來對水進行加熱。
永凍層的大廈是困難的,因為從結(jié)構(gòu)的熱解凍的永凍土。為了避免不穩(wěn)定的風(fēng)險,在某些情況下,使用熱管。例如,在跨阿拉斯加管道系統(tǒng)剩余的地?zé)崾S嗟挠椭校约霸谝苿佑偷哪Σ梁蛣邮幩a(chǎn)生的可以進行管道的支撐腿和融化的永久凍土層上的支持錨定。這將導(dǎo)致管道下沉,并可能受到損壞。為了防止這種情況的每個垂直支承構(gòu)件已安裝有4個垂直的熱管。
沿著青藏鐵路的部分,也可用于熱管的散熱。路基和軌道吸收太陽的熱量。立式熱管的任一側(cè)的形成防止任何進一步的,熱擴散到周圍的地面。
“熱魔術(shù)烹飪針”,通過能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng),公司開發(fā)的第一個商業(yè)化的熱管產(chǎn)品,并在1966年第一次出售。烹飪引腳使用水作為工作液。信封里有不銹鋼,內(nèi)部銅層的相容性。在操作過程中,熱管通過烤戳。管道的一端延伸到它的熱量吸收中間烤烤箱。的熱管的有效導(dǎo)熱系數(shù)高切大塊的肉的烹調(diào)時間的一半的一個通常的期間。
這一原則已被應(yīng)用到露營爐具,露營之類的情況下,將大量的熱,在低溫烘烤商品,以及烹調(diào)其他菜肴。這樣的一個例子是Bakepacker系統(tǒng)。
在加熱,通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中,空調(diào),熱管被定位在供應(yīng)和排出的空氣流的空氣處理系統(tǒng),或一個工業(yè)過程中的排氣氣體的范圍內(nèi),以回收熱能。
該裝置由多排翅片的熱管的管位于的供氣和排氣的空氣流內(nèi)的電池。內(nèi)的排氣的空氣側(cè)的熱管,它的熱量的制冷劑蒸發(fā),同時從提取物中的空氣。的制冷劑蒸氣移向管的冷端內(nèi),供給空氣側(cè)的設(shè)備,在那里冷凝,并給出了其熱。冷凝的制冷劑由重力和毛細(xì)管中的燃燒芯的行動的組合回報。因此,熱量從排出的空氣流轉(zhuǎn)移到制冷劑通過管壁,然后從通過管壁的制冷劑的供給空氣流。
由于該裝置的特性,獲得更高的效率,當(dāng)單元被安裝在排氣側(cè)與供給空氣側(cè)直立定位,這允許迅速流動的液體制冷劑在重力作用下返回到蒸發(fā)器。一般情況下,總傳熱效率高達(dá)75%的制造商都聲稱
20世紀(jì)90年代初以來,許多核反應(yīng)堆的電力系統(tǒng)已經(jīng)提出使用熱管傳輸之間的熱反應(yīng)堆堆芯和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[ 13 ]的第一個核反應(yīng)堆產(chǎn)生的電力使用熱管,演示使用平頂裂變第一個操作九月13,2012。
熱管必須被調(diào)諧到特定的冷卻條件。管的材料,尺寸和冷卻劑的選擇都在熱管的工作,在最佳溫度的效果。
當(dāng)加熱超過一定溫度,所有的工作流體在熱管將蒸發(fā)和冷凝過程將不再發(fā)生,在這樣的條件下,在熱管的熱傳導(dǎo)性被有效地減少的熱傳導(dǎo)性能的固體金屬殼體單獨。由于大部分的熱管構(gòu)成的銅(具有高的熱傳導(dǎo)性的金屬),過熱的熱管通常將繼續(xù)進行,在大約1/80的原始電導(dǎo)率熱。
此外,一定溫度以下時,工作流體不會發(fā)生相變化,和熱傳導(dǎo)率將減少到的實心金屬殼體。的工作流體的選擇的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)之一是該應(yīng)用程序所需的操作溫度范圍內(nèi)。的下限溫度,通常會發(fā)生的工作流體的凝固點以上幾度。
大多數(shù)制造商可以使傳統(tǒng)的熱管不小于3毫米的直徑,由于材料的限制(雖然可以制作1.6毫米薄片)。實驗已進行了微型熱管,使用管道,尖銳的邊緣,如三角形或菱形管。在這些情況下,鋒利的邊緣通過毛細(xì)作用傳送流體,并沒有燃燒芯是必要的。
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